Analisi di reti resistive - Dipartimento di Ingegneria dell`informazione

Elettrotecnica – Introduzione al corso (AA 2016/2017) Ingegneria Informatica e dell’Informazione; 9 cfu argomento principale: studio dei circuiti e delle reti elettriche finalità: introdurre metodi sistematici, di applicabilità generale, per l’analisi di circuiti e di reti elettriche discutere i principi di funzionamento di alcune classi importanti di circuiti usati nella applicazioni Fisica II: considerate tecniche elementari per analisi di circuiti Elettrotecnica: metodi sistematici impiegati nelle applicazioni tecniche diviso in tre parti: P1, P2, P3, ognuna di circa 3cfu (vedi programma dettagliato) P1 Relazioni Costitutive di Bipoli e Multipoli Elettrici Analisi di Reti Resistive (senza memoria, adinamiche) Reti Resistive Elementari Teoremi sulle Reti Resistive Lineari Metodi Generali per l'Analisi di Reti Resistive Relazioni Costitutive di Bipoli e Multipoli Elettrici Elementi circuitali con cui si realizzano le reti elettriche: tradizionali: elementi a due morsetti; R, L, C, ...; richiami dalla Fisica II non tradizionali: elementi attivi; elementi a più di 2 morsetti (transistor, generatori controllati, amplificatore operazionale) introdotti immediatamente, in modo che il loro impiego appaia naturale importanza per i corsi di Elettronica Analisi di reti resistive (adinamiche, senza memoria) Composte da elementi descritti da relazioni algebriche lineari fra tensione e corrente (no derivata o integrale) il sistema risolvente è un sistema algebrico lineare; elementi di algebra Analisi di classi elementari di reti resistive Teoremi su reti resistive lineari: principio di sovrapposizione degli effetti; Teorema di Thevenin, Teorema di Norton; Teorema di Tellegen e conservazione della potenza e della energia; particolare attenzione al caso in cui sono presenti elementi attivi (generatori controllati) Metodi generali per l’analisi di reti resistive: elementi di teoria dei grafi; metodo nodi, tagli, maglie; metodi sistematici; qualunque rete può essere analizzata per mezzo dei nodi, tagli, maglie; particolare attenzione a circuiti con generatori controllati; metodo modificato di analisi su base nodi (SPICE) P2 Analisi di Reti con Memoria (Dinamiche) in Regime Permanente Sinusoidale Metodo dei Fasori Potenza in Regime Permanente Sinusoidale Analisi di Circuiti del Primo Ordine nel Dominio del Tempo Reti con memoria; contengono resistori, induttori e condensatori; sono descritte da sistemi di equazioni differenziali o integro differenziali Analisi di reti con memoria (dinamiche) in regime permanente sinusoidale (in corrente alternata) generatori di tensione o corrente sinusoidali; esaurita la fase transitoria, a regime, tutte le correnti e tensioni sono sinusoidali Il metodo dei fasori: In un dominio trasformato (quello dei numeri complessi, DELLA VARIABILE j omega), le reti sono descritte da sistemi algebrici; lo studio è perciò ricondotto a quello delle reti senza memoria (possiamo usare i metodi delle reti resistive) Risposta in frequenza (dominio della variabile omega) di circuiti RL, RC e circuiti risonanti RLC Potenza in regime sinusoidale: bilanci di potenza attiva, reattiva, etc.; sono di grande importanza nelle applicazioni tecniche Analisi di Circuiti del Primo Ordine nel Dominio del Tempo Soddisfano a una equazione differenziale del primo ordine Analizziamo e risolviamo l’equazione differenziale del primo ordine che descrive la dinamica lavorando nel dominio del tempo risposta a eccitazioni costanti e eccitazioni sinusoidali scomposizione della risposta in parti significative (libera, forzata, transitoria e di regime sinusoidale o stazionario) P3 Analisi di Reti con Memoria con il Metodo Simbolico di Laplace Analisi e Sintesi di Reti Due Porte Analisi di reti con memoria R, L, C di ordine arbitrario, con generatori arbitrari e in regime comunque variabile Generatori, tensioni, correnti non necessariamente sinusoidali; si analizza anche parte transitoria (non solo quella asintotica di regime) Metodo simbolico di Laplace: Nel dominio trasformato di Laplace (dominio della variabile s) il circuito diviene senza memoria e può essere analizzato con i metodi delle reti resistive (senza memoria) Analisi di classi particolari di circuiti in parallelo nel dominio del tempo (DT) e nel dominio della trasformata di Laplace (DL); punti di vista complementari e ugualmente importanti; DT: comprensione fisica fenomeni elettrici DL: dimostrazione rigorosa matematica; applicazione a circuiti del I e II ordine e a circuiti con eccitazioni di tipo impulsivo Metodo di Laplace, trattazione generale; applicabile a circuiti generali lineari e tempo invarianti (LTI), di qualsiasi ordine; le eccitazioni devono essere trasformabili secondo Laplace (praticamente, tutte quelle di interesse nei circuiti elettrici); con Laplace si può ottenere risposta completa, e anche scomposizione in parti significative (parte libera, forzata, transitoria, permanente) Metodo di Laplace molto più generale del metodo dei fasori (valido per eccitazioni sinusoidali e permette di ottenere solo risposta in regime sinusoidale) Concetto della funzione di rete di un circuito; permette di studiare stabilità e risposta in frequenza Reti Due Porte (Doppi Bipoli) Rappresentazione matriciale; analisi e sintesi di circuiti che contengono reti due porte; filtri passivi e attivi, cenni sulla sintesi